Tilakoid

Tilakoid v kloroplastu

Kaj so tilakoidi?

The Tilakoid So predelki v obliki ravnih vrečk, ki se nahajajo znotraj kloroplastov v rastlinskih celicah, v cianobakterijah in algah. Običajno so organizirani v strukturi, imenovani grana -luralni Granum- in videti kot kup kovancev.

Tilakoidi veljajo za tretji sistem kloroplasta, razen notranje in zunanje membrane omenjene organele. Membrana te strukture se loči znotraj tilakoida kloroplastne strome in ima vrsto pigmentov in beljakovin, ki sodelujejo v presnovnih poteh.

V tilakoidih obstajajo bistvene biokemijske reakcije za fotosintezo, postopek, s katerim rastline vzamejo sončno svetlobo in jo pretvorijo v ogljikove hidrate. Natančneje imajo potrebne stroje, zasidrane na svojo membrano, da izvedejo fazo odvisnosti od sončne svetlobe, kjer je svetloba ujeti in pretvorjena v energijo (ATP) in NADPH.

Značilnosti tilakoidov

- Tilakoidi so notranji tridimenzionalni membranski sistem kloroplastov. Popolnoma zreli kloroplasti imajo zložene 40 do 60 grane, premer med 0,3 in 0,6 µm.

- Število tilakoidov, ki predstavljajo grane, se zelo razlikuje: od manj kot 10 vrečk v rastlinah, ki so izpostavljene zadostni sončni svetlobi, do več kot 100 tilakoidov v rastlinah, ki živijo v okolju z ekstremno senco.

- Zloženi tilakoidi so med seboj povezani in tvorijo neprekinjen predal znotraj kloroplasta. Notranjost tilakoida je dokaj prostoren prostor vodne narave.

- Tilakoidna membrana je nepogrešljiva za fotosintezo, saj tam poteka prva faza postopka.

Tilakoidna struktura

Tilakoidi so strukture, ki prevladujejo v popolnoma zrelem kloroplastu. Če je v tradicionalnem optičnem mikroskopu prikazan kloroplast, lahko opazimo vrste zrn.

To so zlaganje tilakoidov; Zato so prvi opazovalci teh struktur poimenovali "Grana".

S pomočjo elektronskega mikroskopa je bilo mogoče sliko razširiti in sklenjeno je bilo, da so narava teh zrn res zloženi tilakoidi.

Nastanek in struktura tilakoidne membrane sta odvisna od tvorbe kloroplasta iz še ni diferenciranega plastidija, znanega kot protoplastidio. Prisotnost svetlobe stimulira pretvorbo v kloroplaste in nato na tvorbo zloženih tilakoidov.

Vam lahko služi: sperme: funkcije, deli, življenjski cikel

Tilakoidna membrana

V kloroplastih in cianobakterijah tilakoidna membrana ni v stiku z notranjim delom plazemske membrane. Vendar se tvorba tilakoidne membrane začne z invaginacijo notranje membrane.

V cianobakterijah in pri nekaterih vrstah alg tilakoidi tvorijo eno plast lamele. V nasprotju s tem je v zrelih kloroplastih bolj zapleten sistem.

V tej zadnji skupini lahko ločite dva bistvena dela: Grana in Stroma Lamella. Prvi je sestavljen iz majhnih zloženih albumov, drugi pa je odgovoren za povezovanje teh zlaganja med seboj, oblikovanje strukture se nadaljuje: Lumen Tilacoida.

Lipidna sestava membrane

Lipidi, ki sestavljajo membrano. Ti galaktolipidi imajo zelo nenasičene verige, značilne za tilakoide.

Podobno tilakoidna membrana vsebuje lipide, kot je fosfatidilglicerol v manjšem deležu. Omenjeni lipidi se v obeh plasteh membrane ne porazdelijo homogeno; Obstaja določena stopnja asimetrije, za katero se zdi, da prispeva k delovanju strukture.

Sestava membranskih beljakovin

Fotosistema I in II sta prevladujoči komponenta beljakovin v tej membrani. So povezani s kompleksom citokroma B₆F in ATP sintetiza.

Ugotovljeno je bilo, da se večina elementov fotosistema II nahaja v pakiranih membranah Grana, medtem ko je fotosistem I večinoma v nesiljenih tilakoidnih membranah. To pomeni, da obstaja fizična ločitev med obema fotosistemima.

Ti kompleksi vključujejo celovite membranske beljakovine, periferne beljakovine, kofaktorje in različne pigmente.

Tilakoidne lume

Notranjost tilakoida je sestavljena iz vodne in debele snovi, katere sestava je drugačna od strome. Sodelujte v fotofosforilaciji, shranjevanje protonov, ki bodo ustvarili protonsko-motorično silo za sintezo ATP. V tem procesu lahko pH lumena doseže 4.

V Lummenovem proteomu vzorčnega organizma Thalian Arabidopsis Ugotovljenih je bilo več kot 80 beljakovin, vendar njihove funkcije niso bile popolnoma razjasnjene.

Lumenski proteini so vključeni v regulacijo tilakoidne biogeneze ter v aktivnost in zamenjavo beljakovin, ki tvorijo fotosintetske komplekse, zlasti fotosistem II in NAD (P) H D Edrogensa.

Lahko vam služi: Promielocito: značilnosti, funkcije in patologije

Tilakoidne funkcije

Postopek fotosinteze, ki je ključnega pomena za zelenjavo, se začne v tilakoidih. Membrana, ki jih omejuje s kloroplastom.

Stopnje fotosinteze

Fotosintezo lahko razdelimo na dve veliki stopnji: svetlobne reakcije in temne reakcije.

Kot že ime pove, se lahko reakcije, ki pripadajo prvi skupini. Upoštevajte, da ni potrebno, da je okolje "temno", samo neodvisno od svetlobe.

Prva skupina reakcij, "svetloba", se pojavi v tilakoidu in jo je mogoče povzeti na naslednji način: svetloba + klorofil + 12 h₂O + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P_Yo à 6 o₂ + 12 NADPH + 18 ATP.

Druga skupina reakcij se pojavi v stromi kloroplasta in v prvi stopnji prevzame sintetizirano ATP in NADPH, da zmanjša ogljikov dioksidni ogljik na glukozo (C₆H₁₂Tudi₆). Drugo stopnjo je mogoče povzeti v: 12 NADPH + 18 ATP + 6 CO₂ à c₆H₁₂Tudi₆ + 12 NADP⁺ + 18 ADP + 18 P_Yo + 6 h₂Tudi.

Svetlobna stopnja

Svetlobne reakcije vključujejo vrsto struktur, znanih kot fotosistemi, ki jih najdemo v tilakoidni membrani in vsebujejo znotraj 300 pigmentnih molekul, med temi klorofil.

Obstajata dve vrsti fotosistema: prvi ima največji absorpcijski vrh svetlobe 700 nanometrov in je znan kot P₇₀₀, Medtem ko se drugi imenuje P₆₈₀. Oba sta integrirana v tilakoidno membrano.

Postopek se začne, ko eden od pigmentov absorbira foton in ta "poskakuje" proti drugim pigmentom. Ko molekula klorofila absorbira svetlobo, jo elektroni skoči in druga molekula absorbira. Molekula, ki je izgubila elektron, je zdaj oksidirana in ima negativno obremenitev.

P₆₈₀ Ujemite svetlobno energijo iz klorofila a. V tem fotosistemu se elektron vrže v bolj energetski sistem primarnemu sprejemniku elektronov.

Ta elektron pade na fotosistem I, skozi verigo elektronskih transportnih. Ta sistem za oksidacijo in reakcije redukcije je odgovoren za prenos protonov in elektronov iz ene molekule v drugo.

Vam lahko služi: limfoblasti

Z drugimi besedami, obstaja pretok elektronov od vode do fotosistema II, do fotosistema I in Nadph.

Fotofosforilacija

Del protonov, ki jih ustvari ta sistem reakcij, se nahaja znotraj tilakoida (imenovanega tudi tilakoidni luz), kar ustvarja kemični gradien.

Protoni se premikajo iz tilakoidnega prostora v stromo, ki ugodno sledijo elektrokemičnemu gradientu; to pomeni, da zapustijo tilakoid.

Vendar prehod protonov ni nikjer v membrani, to morajo storiti s kompleksnim encimskim sistemom, imenovanim ATP Synthezaza.

Ta proton gibanje proti Stromu. Sinteza ATP z uporabo svetlobe se imenuje fotofosforilacija.

Te omenjene faze se pojavljajo hkrati: Photosystem II klorofil izgubi elektron in ga mora nadomestiti z elektronom iz rupture molekule vode; Fotosystem, ki ga ujamem, oksidira in zažene elektron, ki ga ujame NADP⁺.

Izgubljeni elektron fotosistema I nadomešča rezultat fotosistema II. Te spojine bodo uporabljene v naslednjih reakcijah fiksacije ogljika, v ciklu Calvin.

Evolucija

Evolucija fotosinteze kot procesa, ki temelji na kisiku.

Predlaga se, da je bila fotosinteza razvita pred nekaj milijardami let v predniku, ki je povzročila trenutne cianobakterije, ki temeljijo na anksijskem fotosintetskem kompleksu.

Predlaga se, da sta evolucija fotosinteze spremljala dva nepogrešljiva dogodka: ustvarjanje fotosistema P₆₈₀ in genezo notranjega membranskega sistema, brez povezave s celično membrano.

Obstaja bistveni protein VIPP1 za tvorbo tilacoidov. Dejansko je ta protein prisoten v rastlinah, algah in cianobakterijah, vendar odsoten pri bakterijah, ki izvajajo anoksično fotosintezo.

Verjame se, da lahko ta gen izvira iz podvajanja genov v možnem predniku cianobakterij. Obstaja samo en cianobakterijski primer, ki lahko izvaja fotosintezo kisika in nima tilakoide: Vrsta Gloeobacter Violaceus.